Forskere løser et stort mysterium inden for 2-D materialeelektronik

Schottky dioder er sammensat af et metal i kontakt med en halvleder. På trods af deres enkle konstruktion, Schottky dioder er uhyre nyttige komponenter i moderne elektronik. Schottky-dioder fremstillet af todimensionelle (2-D) materialer har tiltrukket sig stor forskningsmæssig opmærksomhed i de senere år på grund af deres potentiale i transistorer, ensrettere, radiofrekvensgeneratorer, logiske porte, solceller, kemiske sensorer, fotodetektorer, fleksibel elektronik og så videre.

Forståelsen af ​​2-D-materiale-baserede Schottky dioder er, imidlertid, ufuldstændig. Adskillige teoretiske modeller har eksisteret side om side i litteraturen, og en model vælges ofte a priori uden strenge begrundelser. Det er ikke ualmindeligt at se en analytisk model med underliggende fysik, der fundamentalt modsiger de fysiske egenskaber af 2-D materialer anvendt til analyse af en 2-D materiale Schottky diode.

Indrapportering Fysiske anmeldelsesbreve , forskere fra Singapore University of Technology and Design (SUTD) har taget et stort skridt fremad i at løse mysterierne omkring 2-D materiale Schottky dioder. Ved at anvende en streng teoretisk analyse, de udviklede en ny teori til at beskrive forskellige varianter af 2-D-materiale-baserede Schottky dioder under en samlende ramme. Den nye teori lægger et fundament, der forener tidligere kontrasterende modeller, dermed løse en større forvirring inden for 2-D materialeelektronik.

"Et særligt bemærkelsesværdigt fund er, at den elektriske strøm, der flyder over en Schottky-diode af 2-D materiale, følger en universel skaleringslov, der passer til alle, for mange typer 2-D-materialer, " sagde førsteforfatter Dr. Yee Sin Ang fra SUTD.

Universelle skaleringslove er meget værdifulde i fysik, da de giver en praktisk "schweizerkniv" til at afdække de indre funktioner i et fysisk system. Universelle skaleringslove er dukket op i mange grene af fysikken, inklusive halvledere, superledere, væskedynamik, mekaniske brud, og selv i komplekse systemer som dyreliv, valgresultater, transport og byvækst.

Den universelle skaleringslov, der er opdaget af SUTD-forskere, dikterer, hvordan elektrisk strøm varierer med temperaturen og er bredt anvendelig til brede klasser af 2-D-systemer, herunder halvlederkvantebrønde, grafen, silicen, germanene, stanene, overgangsmetal dichalcogenider og de tynde film af topologiske faste stoffer.

"Den enkle matematiske form af skaleringsloven er særlig nyttig for anvendte videnskabsmænd og ingeniører til at udvikle ny 2-D materialeelektronik, " sagde medforfatter Prof. Hui Ying Yang fra SUTD.

Skaleringslovene, der er opdaget af SUTD-forskere, giver et simpelt værktøj til udtrækning af Schottky-barrierehøjde - en fysisk størrelse, der er afgørende for ydeevneoptimering af 2-D materialeelektronik.

"Den nye teori har vidtrækkende indflydelse i faststoffysik, " sagde medforfatter og hovedforsker af denne forskning, Prof. Lay Kee Ang fra SUTD, "Det signalerer sammenbruddet af klassiske diodeligninger, der er meget brugt til traditionelle materialer i løbet af de sidste 60 år, og skal forbedre vores forståelse af, hvordan man designer bedre 2-D materialeelektronik."